تحويل الحرارة إلى كهرباء بتقنية جديدة هيالأولى عالميا

متابعة ـ التآخي

يمثّل تحويل الحرارة إلى كهرباء خطوة هي الأحدث من نوعها لتأمين الإمدادات، بخاصة مع استعمال تقنية فريدة من نوعها عالميًا تعتمد على مركّب كيميائي غير شهير.

ومن شأن تطوير هذه التقنية أن يسمح بتصنيع أجهزة كهربائية – حرارية أكثر كفاءة من نظيرتها الحالية، وبخاصة تصنيع السيارات بالاستفادة من حرارة المحركات المُهدَرة.

ووفق متابعة منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن) لتفاصيل تطوير التقنية، توصَّل باحثون في جامعة طوكيو اليابانية للعلوم إلى إمكان استعمال مركب ثنائي سيليسيد التنغستن (السيليكايد) شبه المعدني في عملية التحويل.

جاء ذلك بعد مجموعة تجارب فيزيائية ونماذج محاكاة قاموا فيها بتحليل خصائص المركب وردّة فعله في ظل التأثير الحراري.

وتعدّ تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء هي الأولى من نوعها لدراسة التأثير الحراري في صناعات عدّة، باستعمال ثنائي سيلسيد التننغستن، في خطوة وُصفت بأنها “إنتاج ثوري” للكهرباء النظيفة.

وينظر العلماء المشاركون في الدراسة إلى مركب “ثنائي سيليسيد التنغستن” بوصفه مصدرًا مهمًا لأجهزة التأثير الحراري الأفقي، القادرة على قياس درجات الحرارة في أجهزة الاستشعار.

ويرى قائد الدراسة “ريوجي أوكازاكي” أن استعمال مركب ثنائي سيليسيد التنغستن في تحويل الحرارة إلى كهرباء ما زال محدودًا حتى الآن، مشيرًا إلى أن التجربة اليابانية هي الأولى من نوعها في تطوير الاعتماد على هذه التقنية.

وخلال مرحلة التجريب، رصد الباحثون الحرارة والمقاومة والقدرة على الربط الكهربائي للمركب، في درجات حرارة منخفضة، ثم ارتفعت تدريجيًا، لاختبار التأثير الحراري الكهربائي.

ولاحظ معدّو الدراسة أن هناك اختلافات في القدرة على توصيل ناقلات الشحنات من عينة لأخرى، وأرجعوا ذلك إلى مشكلات في بنية المركب، وفق ما نشره موقع إنترستنغ إنجينيرنغ.

وتتعدد استعمالات التقنية في صناعات مختلفة، أبرزها الاستفادة من الحرارة التي تولّدها محركات السيارات في إنتاج الكهرباء.

ومن خلال تحويل الحرارة إلى كهرباء يمكن تحسين كفاءة الطاقة، بالإضافة إلى توفير إمدادات الكهرباء المتنقلة، مثل: أجهزة الاستشعار والأقمار الصناعية والأجهزة الكهرو حرارية.

وأدخل العلماء تعديلات على التجارب السابقة للتقنية ذاتها، شملت اختبار التوصيل على التوالي للتوصل إلى جهد أعلى في الأجهزة التقليدية، وتَبيّنت عائدات سلبية لهذه الخطوة، إذ ارتفعت المقاومة الكهربائية، ما أدى إلى هدر الإمدادات.

ومقابل ذلك، تتجنب الأجهزة الكهرو حرارية(العرضية غير التقليدية) -وفق التقنية الحديثة- هذا الهدر، إذ تولّد الكهرباء عموديًا ما ينتج عنه عملية تحول أكثر كفاءة.

ويمكن القول، إن هذه التقنية تكتسب أهميتها من القدرة على قياس درجة الحرارة ومدى التدفق الحراري، بحسب موقع “فيز أورج” المعني بالتقنيات الحديثة.

ويعمل التأثير الحراري الكهربائي العرضي باستعمال مركب ثنائي سيليسيد التنغستن، وتحرز الدراسة تقدمًا في إثبات نظريات تحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة ومستقبل مستدام.

وأظهرت تفاصيل الدراسة اليابانية أن الانتقال إلى الطاقة النظيفة قد يتلقى دعمًا من تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء، إذ يعوّل عليه الباحثون في تعزيز كفاءة الطاقة المستدامة.

ومع تطبيقها في الصناعات الرئيسة والنقل والأقمار الصناعية، تترسخ استعمالات التقنية في قطاع النظيفة، مع الاستفادة من الحرارة المُهدرة خلال العمليات اليومية، طبقًا لمجلة كليك بترول غاز.

وفي الأجهزة والقطاعات الكهرو حرارية تكون تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء أكثر سهولة، إذ يُعاد استعمال الحرارة المُهدرة خلال العمليات التصنيعية ومن محركات السيارات لإنتاج الكهرباء.

ووفق الدراسة -التي بدأ العلماء العمل بها منذ عام 2022- يمكن بالتركيز على مواصفات مركب ثنائي سيليسيد التنغستن وتطويرها تجنّب سلبيات دراسات التطوير السابقة. ويُترجَم ذلك في صورة تطبيقات الأجهزة والتأثير الكهروحراري المكتشف حديثًا.

ومن المعلوم إن عملية توليد أو إنتاج الطاقة الكهربائية هي في الحقيقة عملية تحويل الطاقة من شكل الى آخر بحسب مصادر الطاقة المتوفرة في مراكز الطلب على الطاقة الكهربائية وعلى وفق الكميات المطلوبة لهذه الطاقة، الأمر الذي يحدد أنواع محطات التوليد وكذلك أنواع الاستهلاك وأنواع الوقود ومصادره كلها تؤثر في تحديد نوع المحطة ومكانها وطاقتها.

وأنواع محطات التوليد المستعملة على صعيد عالمي تشمل محطات التوليد البخارية ومحطاتالتوليد النووية و محطات التوليد المائية و محطات التوليد من المد والجزر و محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي (ديزل – غازية) و محطات التوليد بواسطة الرياح و محطات التوليد بالطاقة الشمسية.

وفيما يتعلق ببلد مثل العراق، يمثل عجز شبكة الكهرباء الوطنية العراقية اليوم عن تلبية احتياجات السكان والمؤسسات والمحال التجارية من الطاقة، أحد أكبر التحديات التي يواجهها العراقيون في مجال الخدمات، برغم أن العراق يُعد من الدول الغنية بالموارد الطبيعية، حيث يمتلك خامس أكبر احتياطي للنفط في العالم ويحتل المرتبة الثالثة عشرة في احتياطي الغاز العالمي، بالإضافة إلى إمكانياته في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

وفي تصريح، يقول الخبير في شؤون الطاقة، حمزة الجواهري، إن “هناك اتجاهاً لإنتاج الكهرباء من الطاقة النظيفة، لكن العراق بدأ هذا العمل حديثاً ويحتاج إلى سنوات طويلة لتحقيق أهداف الطاقة النظيفة”، فيما يقول الخبير الاقتصادي هلال الطعان، إن “الطاقة النظيفة في الوقت الحاضر تتميز بتكلفتها العالية، فعلى سبيل المثال، تعتمد الولايات المتحدة على الإيثانول المستخرج من الذرة الصفراء لتشغيل المكائن والمصانع، ويشكل الإيثانول نحو 15% من مجموع الطاقة المستعملة في المصانع الأمريكية، بينما تستعمل المخلفات المتبقية كعلف للحيوانات”.